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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausrichtung eines Kabelschuhs zur einfachen und prozesssicheren Montage eines Kabelschuhs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten eines Kabelschuhs mit einer derartigen Anordnung.
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Eine Anordnung der genannten Art ist aus
DE 10 2014 221 578 A1 bekannt, die eine verdrehsichere Befestigung eines Kabelschuhs an einer Klemmplatte offenbart, wobei die Klemmplatte eine Ausnehmung zum seitlichen Einschieben eines Kabelschuhs aufweist. Nach dem Positionieren des Kabelschuhs wird an der Klemmplatte mittels einer Verschraubung eine feste Verbindung erzeugt und der Kabelschuh durch das auf den Schraubenkopf aufgebrachten Drehmoment mittels Reibkräften in die Ausnehmung der Klemmplatte gedreht und der Kabelschuh folgend sicher in dieser Position fixiert. Es wird somit eine verdrehsichere Befestigung des Kabelschuhs an der Klemmplatte geschaffen.
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Die
DE 35 03 429 A1 offenbart eine Klemmplatte für den Anschluss elektrischer Geräte mittels Kabelschuhs, wobei die Klemmplatte einen Verdrehschutz für einen Kabelschuh aufweist, der mittels zylindrischer Nocken sowie einer Nut in der Klemmplatte realisiert wird. Zur Montage des Kabelschuhs wird dieser mit einer Bohrung über die zylindrische Nocken sowie mit einer weiteren Bohrung über einen Stehbolzen geführt und anschließend mit einer Mutter fixiert.
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Es ist weiterhin durch die
WO 2015/110231 A1 eine Verbindungsanordnung für einen mehrpoligen Leistungsanschluss einer elektrischen Maschine bekannt, die für die Verbindungsbuchse eine Verdrehsicherung aufweisen kann. Hierbei kann eine Einführungsschiene die Aufnahme des Kabelschuhs in die Verbindungsbuchse erleichtern.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass ein einfaches sowie prozesssicheres Ausrichten eines Kabelschuhs zu einer Kontaktbrücke ermöglicht wird sowie ein Verfahren mittels einer derartigen Anordnung.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 9. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine Anordnung vorgesehen, die ein einfaches sowie prozesssicheres Ausrichten eines Kabelschuhs an einer Kontaktbrücke ermöglicht und hierbei Toleranzen sowohl bei einzelnen Komponenten als auch bei der Montagegenauigkeit kompensiert, wobei die Kontaktfläche des Kabelschuhs mit einer Kontaktbrücken-Kontaktfläche bei gegebenem Bauraum eine unveränderte Größe haben kann.
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Die Ausrichtung eines Kabelschuhs relativ zu einer Kontaktbrücke wird vereinfacht und die Prozesssicherheit bei der Montage wird erhöht, ohne dabei jedoch die Kontaktfläche zwischen dem Kabelschuh und der Kontaktbrücken-Kontaktfläche zu verringern, da eine möglichst große Kontaktfläche bei Hochstrom- und Hochvoltverbindungen für eine dauerhaft zuverlässige Verbindung erheblich ist. Hierzu weist die Anordnung eine Kontaktbrücke auf, die durch eine Kontaktbrücken-Aufnahme aufgenommen wird, wobei an der Kontaktbrücken-Aufnahme zumindest ein Führungspin vorgesehen ist, der zu einer Bohrung oder einem Gewinde ausgerichtet ist. Das Gewinde ist in der Kontaktbrücke angeordnet und dient zum Erzeugen einer Fixierung mittels eines Fixiermittels, wie zum Beispiel einer Schraube, zwischen dem Kabelschuh und der Kontaktbrücke. Der Führungspin erstreckt sich mit seinem Fixierbereich von der Oberfläche der Kontaktbrücken-Aufnahme weg, parallel zur Bohrung der Kontaktbrücke, wobei der Fixierbereich mit der Kontaktbrücken-Aufnahme fest verbunden ist. Der Führungspin kann auch einteilig mit der Kontaktbrücke hergestellt sein, also nicht der Kontaktbrücken-Aufnahme entspringen. Der Fixierbereich weist hierbei über seine Höhe einen konstanten Querschnitt auf, ist also zum Beispiel zylindrisch. Durch den Fixierbereich von der Kontaktbrücken-Aufnahme distanziert befindet sich der Positionierbereich des Führungspins direkt am Fixierbereich des Führungspins und verläuft ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Bohrung der Kontaktbrücke. Der Positionierbereich weist hierbei eine sich verjüngende Geometrie auf, die Querschnittsfläche des Positionierbereichs verringert sich also mit wachsender Distanz zum Fixierbereich, wobei der Positionierbereich zum Beispiel die Form eines Kegelstumpfs aufweisen kann. Der Positionierbereich muss hierbei also nicht spitz auslaufen, vielmehr kann das freie Ende des Positionierbereichs eine abgeflachte oder runde Form aufweisen. Erfindungserheblich ist hierbei insbesondere die sich über die Höhe verringernde Ausdehnung des Positionierbereichs, wobei diese im Querschnitt geradlinig, aber auch kurvenförmig verlaufen kann. Der Kabelschuh weist eine Führungspin-Aufnahme auf, die aus einer oder mehreren Aussparungen besteht, die eine an den Führungspin angepasste Geometrie aufweisen, also z. B. bei einem zylindrischen Fixierbereich eine kreisförmige oder teilkreisförmige Aussparung. Des Weiteren ist die Aussparung an den Fixierbereich von der Dimension her angepasst, sodass ein widerstandsarmes Verschieben der Aussparung auf dem Fixierbereich möglich ist, wobei ein Spiel gewählt wird, sodass eine ausreichende Ausrichtung der Durchgangsbohrung des Kabelschuhs zur Aufnahme, wie zum Beispiel einer Sackbohrung, der Kontaktbrücke sichergestellt wird.
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Durch die Geometrie des Positionierbereichs wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein ungenaues Positionieren einer Durchgangsbohrung des Kabelschuhs zu einer Bohrung der Kontaktbrücke verhindert wird, indem beim Annähern des Kabelschuhs an die Kontaktbrücke eine ungenaue Ausrichtung des Kabelschuhs, durch die Aufnahme der Führungspins in den Aussparungen des Kabelschuhs, beim weiteren Annähern an die Kontaktbrücke zu einem ausreichend genauem Ausrichten des Kabelschuhs führt. Hierdurch wird der Aufwand bei der Montage verringert und die Prozesssicherheit des Montagevorgangs erhöht. Somit können Kabelschuhe und auch Fügeverfahren mit größeren Toleranzen bei erhöhter Prozesssicherheit verwendet werden, ohne dass hierbei die Kontaktfläche des Kabelschuhs verringert werden muss, sodass Kosten hinsichtlich des Kabelschuhs und des Fügeverfahrens sowie folgende Fertigungskontrollen eingespart werden können. Des Weiteren wird hierdurch die Ausrichtung des Kabelschuhs im montierten Zustand festgelegt, eine unerwünschte Rotation um den Befestigungspunkt des Kabelschuhs wird verhindert.
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Eine besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird erreicht, indem die Geometrie des Fixierbereichs so dimensioniert wird, dass sie sich zumindest um einen Abstand von der Kontaktbrücken-Aufnahme weg erstreckt, sodass die Führungspin-Aufnahme bei montiertem Kabelschuh nur mit dem Fixierbereichs in Kontakt steht. Hierdurch liegt der Kabelschuh im montierten Zustand nicht auf einer schrägen Fläche des Positionierbereichs auf, wodurch die Kontaktkraft zwischen der Kabelschuh-Kontaktfläche und der Kontaktbrücken-Kontaktfläche verringert werden würde. Somit wird eine hohe Kontaktkraft und folglich eine sichere elektrische Verbindung realisiert.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Kontaktbrücken-Aufnahme und den Führungspin einteilig, also zum Beispiel aus einem Kunststoffspritzgussteil, auszuführen, da hierdurch eine geringe Toleranz zwischen dem Führungspin und dem Gewinde der Kontaktbrücke bei einer kostengünstigen Realisierung ermöglicht wird. In einer alternativen Ausführungsform ist der Führungspin ein Teil der Kontaktbrücke, wodurch eine besonders geringe Toleranz zwischen dem Führungspin und dem Gewinde der Kontaktbrücke erreicht wird.
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Eine besonders praxisgerechte Ausführungsform weist zumindest zwei Führungspins auf, wodurch eine besonders einfache Geometrie der einzelnen Führungspins gewählt werden kann und dennoch eine besonders hohe Positioniergenauigkeit erreicht werden kann. Die Kräfte und Momente, die auf die Führungspins wirken, sind verringert gegenüber einer alternativen Ausführungsform, die vorteilhafterweise nur einen Führungspin aufweist, wodurch Kosten und Bauraum für weitere Führungspins entfällt. Hierzu muss der Führungspin eine Geometrie aufweisen, die eine Ausrichtung bewirken kann und im Fixierbereich eine drehfeste Geometrie, also eine Geometrie, die eine definierte Winkellage erzeugt, aufweist. Hierzu kann der Führungspin im Querschnitt zum Beispiel eine ovale Form oder aber eine eckige Form aufweisen.
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In einer alternativen Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, genau einen Führungspin mit einem kreisförmigen Querschnitt zu verwenden, sodass der Führungspin nur einen Teil der Ausrichtung bewirkt. Eine Rotation des Kabelschuhs um den Führungspin ist möglich. Zur weiteren Ausrichtung des Kabelschuhs weist die Kontaktbrücken-Aufnahme in dieser Ausführungsform Anlageflächen auf, die in einem oberen Bereich, also von der Kontaktbrücke entfernt, nicht parallel zur Bohrung verlaufen, sondern eine sich aufweitende oder zur Bohrung hin trichterförmige Geometrie aufweisen. Die Anlageflächen bewirken somit vorteilhafterweise, dass der Kabelschuh beim Annähern an die Kontaktbrücke ausgerichtet wird. Hierdurch wird eine ausreichende Ausrichtung mit nur einem im Querschnitt kreisförmigen Führungspin erreicht. Eine alternative Ausführungsform weist Anlageflächen auf, die parallel zur Bohrung verlaufen, diese Anlageflächen sind besonders einfach herstellbar und stellen eine definierte Ausrichtung des Kabelschuhs sicher.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Positionieren des Kabelschuhs, wobei der Kabelschuh beim Annähern oder auch beim Positionieren zur Kabelbrücke zuerst mit zumindest einem Positionierbereich eines Führungspins in Kontakt tritt, sodass der Kabelschuh durch den zumindest einen Führungspin beim weiteren Positionieren zur Kabelbrücke ausgerichtet wird. Ist der Kabelschuh zur Kabelbrücke ausgerichtet, verlässt er den Positionierbereich des Führungspins und tritt beim weiteren Positionieren mit dem Fixierbereich des Führungspins in Kontakt, bevor er mit der Kontaktfläche der Kabelbrücke in Kontakt kommt. Der ausgerichtete und mit der Kontaktfläche der Kabelbrücke kontaktierte Kabelschuh wird anschließend, zum Beispiel mittels einer Schraube, an der Kabelbrücke fixiert. Eine aufwendige oder aber ungenaue Ausrichtung des Kabelschuhs wird vermieden.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Kabelschuh mittels zumindest zwei Führungspins auszurichten, da hierdurch eine große Toleranz der Komponenten oder des Fügeverfahrens kompensiert werden kann und des Weiteren eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht werden kann.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigen in
- 1 eine Schnittdarstellung einer Anordnung bestehend aus einem Kabelschuh und einer Kontaktbrücke;
- 2 eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Kontaktbrücke;
- 3 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung bestehend aus einem Kabelschuh und einer Kontaktbrücke.
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1 zeigt einen Kabelschuh 1, der zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Verbindung, insbesondere einer Hochstrom- und/oder einer Hochspannungsverbindung, mit einer Kabelschuh-Kontaktfläche 2 in Verbindung zu einer Kontaktbrücken-Kontaktfläche 3 einer Kontaktbrücke 4 steht. Zur Erzeugung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Kabelschuh-Kontaktfläche 2 und der Kontaktbrücken-Kontaktfläche 3 weist der Kabelschuh 1 eine Durchgangsbohrung 5 und die Kontaktbrücke 4 eine Aufnahme 6 mit einem Gewinde 7 auf, zum Erzeugen einer Schraubverbindung. Der Kabelschuh 1 weist des Weiteren einen Klemmbereich 8 zur Aufnahme eines elektrischen Kabels auf. Die Kontaktbrücke 4 wird von einer Kontaktbrücken-Aufnahme 9 aufgenommen oder teilweise umschlossen, wobei die Kontaktbrücken-Aufnahme 9, die aus einem Kunststoff bestehen kann und zum Beispiel ein Kunststoffspritzgussteil ist, die Kontaktbrücke 4 räumlich fixiert. Des Weiteren ist an der Kontaktbrücken-Aufnahme 9 ein Führungspin 10 vorgesehen, der mittels der Kontaktbrücken-Aufnahme 9 in einer definierten Distanz zum Gewinde 7 der Kontaktbrücke 4 positioniert ist. Der Führungspin 10 weist hierbei einen sich nicht verjüngenden, z. B. einen zylindrischen Fixierbereich 10a auf, der sich direkt an der Kontaktbrücken-Aufnahme 9 befindet sowie einen sich verjüngenden, z. B. konischen Positionierbereich 10b, der um einen Abstand A von der Kontaktbrücke 4 beabstandet ist und sich an dem Fixierbereich 10a befindet. Der Kabelschuh 1 weist eine Führungspin-Aufnahme 11 auf, die sich in einer definierten Distanz zur Durchgangsbohrung 5 des Kabelschuhs 1 befindet und zum Beispiel eine Durchgangsbohrung sein kann.
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Wird bei der Montage des Kabelschuhs 1 der Kabelschuh 1 zur Kontaktbrücke 4 in der Bewegungsrichtung B verfahren, gelangt beim Verfahren die Führungspin-Aufnahme 11 mit dem Positionierbereich 10b des Führungspins 10 in Kontakt, wobei der Kabelschuh 1 während des Fügevorgangs durch die Geometrie des Führungspins 10 im Zusammenspiel mit der Geometrie der Führungspin-Aufnahme 11 relativ zur Kontaktbrücke 4 ausgerichtet wird. Bevor der Kabelschuh 1 mit der Kabelschuh-Kontaktfläche 2 in Kontakt zur Kontaktbrücken-Kontaktfläche 3 der Kontaktbrücke 4 gelangt, hat die Führungspin-Aufnahme 11 den Positionierbereich 10b überstrichen und befindet sich im Fixierbereich 10a. Die Ausrichtung des Kabelschuhs 1 relativ zur Kontaktbrücke 4 ist somit abgeschlossen, bevor die Kontaktflächen 2, 3 in Kontakt kommen.
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In 2 ist eine perspektivische Sicht der ersten Ausführungsform dargestellt, wobei der Kabelschuh 1 nicht dargestellt ist. Der Führungspin 10 weist den konischen Positionierbereich 10b auf, der in dieser Ausführungsform mit einer Anlagefläche 9a die Ausrichtung des Kabelschuhs bei der Montage unterstützt. Hierbei kann die Anlagefläche 9a in einem rechten Winkel zu der Kontaktbrücken-Kontaktfläche 3 ausgerichtet sein, sie kann jedoch auch eine Einführschräge aufweisen, also einen Bereich aufweisen, der sich entgegen der Bewegungsrichtung B aufweitet.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform einer Anordnung bestehend aus einem Kabelschuh 1 und einer Kontaktbrücke 4 dargestellt, wobei mittels des Fixiermittels 12 wie z. B. einer Schraube eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kabelschuh-Kontaktfläche 2 und der Kontaktbrücken-Kontaktfläche 3 erzeugt wird. Der Kabelschuh 1 weist hierbei zwei Führungspin-Aufnahmen 11 auf, die in dieser Ausführungsform keine geschlossenen Geometrien aufweisen, sondern vielmehr halbkreisförmige Ausnehmungen 15 in den jeweiligen Seitenflächen 13 des Kabelschuhs 1 sind. Die Führungspin-Aufnahmen 11 stehen in Verbindung mit den Führungspins 10, wobei die konischen Positionierbereiche 10b ein vereinfachtes Ausrichten des Kabelschuhs 1 zur Kontaktbrücke 4 ermöglichen. Im montierten Zustand befinden sich die Führungspin-Aufnahmen 11 in Kontakt zu den Fixierbereichen 10a.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabelschuh
- 2
- Kabelschuh-Kontaktfläche
- 3
- Kontaktbrücken-Kontaktfläche
- 4
- Kontaktbrücke
- 5
- Durchgangsbohrung
- 6
- Aufnahme
- 7
- Gewinde
- 8
- Klemmbereich
- 9
- Kontaktbrücken-Aufnahme
- 9a
- Anlagefläche
- 10
- Führungspin
- 10a
- Fixierbereich
- 10b
- Positionierbereich
- 11
- Führungspin-Aufnahme
- 12
- Fixiermittel, z. B. Schraube
- 13
- Seitenflächen (Kabelschuh)
- 14
- Elektrischer Leiter
- 15
- Ausnehmung (Kabelschuh)
- A
- Abstand
- B
- Bewegungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221578 A1 [0002]
- DE 3503429 A1 [0003]
- WO 2015/110231 A1 [0004]
